Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.
phloggen

Drømmen om den atomdrevne evighedsmaskine

Der er ret travlt i mit lille firma for tiden, men ind imellem griber jeg noget læsning fra bunken og en kop the...

Lige nu er jeg igang med "Proving the Principle", en nogenlunde korrekt og ikke alt for selvkongratulerende historiebog om Idaho National Laboratory.

De fleste har hørt om Los Alamos National Laboratory og måske Lawrence Livermore National Laboratory, men der er faktisk mange andre, Sandia National Laboratory, men der er faktisk en del flere, Ames, Argonne, Sandia, osv. osv.

Idaho National Laboratory, INL, har, lidt afhængig af hvordan man tæller, testet mindst et halvt hundrede forskellige atom-reaktorer af hvilke mindst to exploderede og fem andre havarerede på mere eller mindre spektakulære måder:

Illustration: INL

("BORAX-II tested to destruction")

Det er ikke ret meget galt hvis man generaliserer og siger at næsten alt hvad vi ved om atomreaktorers opførsel under ekstreme betingelser, kommer fra en gudsforladt slette i Idaho, hvor end ikke kartofler kan gro.

Meget lidt af det INL har publiceret er klassificeret, for meget af ideen med INL var vidensdeling om atomreaktorer, som skulle løbe "Atoms For Peace" revolutionen igang og derfor er der masser af god og ofte underholdende læsning.

F.eks Ray Haroldsen's "The Story of the Borax Nuclear Reactor and the EBR-I Meltdown"

Men hvis man spoler helt tilbage, starter INL faktisk med Walter Zinn og hans "formeringsreaktor" som ville være blevet til en atomdreven evighedsmaskine - hvis den ellers var blevet til noget.

Ideen er bestemt tillokkende: En lille reaktorbygning og et lille kemisk laboratorium og en portion let beriget uran til at komme igang og derefter laver den selv naturligt uberiget uran om til plutonium nok til at holde sig kørende så længe det skal være.

Illustration: INL

Men i praksis er der som bekendt stor forskel på teori og praksis og der er mange gode grunde til at formeringsreaktoren ikke blev den varme tallerken.

Det var der heller ikke ret mange af de andre kreative ideer der blev, så vidt jeg lige kan gennemskue er det kun fem reaktor-designs, 10% af dem der blev afprøvet ude i ingenmandsland i Idaho, som blev til noget: Forskningsreaktoren ("Svømmepøl + beriget uran"), Ubådsreaktoren, Hangarskibreaktoren, Kogendevandsreaktoren og Trykvandsreaktoren.

Set fra et teknologihistorisk synspunkt er 10% et rimeligt godt "batting average".

Sammenlign f.eks med lokomotiv-afdelingen på Douglas Self's "Museum of Retrotechnology", det er sjældent at 10% af ideerne overlever.

Jeg har tit tænkt på at det ville være en interessant øvelse at designe og bygge et nyt damplokomotiv nu hvor vi har 100 år mere teknologi til rådighed.

Med anvendelse af finite-element modeller, moderne materialeteknologi, multifysiksimuleringer og CNC maskiner, burde et computerstyret, biomasse-fyret, dampturbine, permanentmagnet generator og switch-mode motordriver lokomotiv ikke alene kunne lade sig gøre, det bør uden videre kunne udkonkurrere diesellokomotiver og give elekriske lokomotiver kamp til stregen. (Ideen er hermed givet videre…)

Det er naturligvis den præcis samme overvejelse der ligger bag de mange "thorium/modulære/forseglede/smeltesalt/whatever atomreaktor" forskningsgrupper der er dukket op de sidste ti år og derfor er INLs viden i høj kurs nu om dage.

Hvis nogen overordnet visdom kan destilleres ud af INLs mange experimenter, er det at når det går galt med en atomreaktor, sker det meget hurtigere end forventet, millisekunder og sekunder frem for minutter og timer. (Det billede dukker også op når man kigger på Three-Mile-Island, Chernobyl og Fukushima).

I teorien vil damp i en vandmodereret atomreaktor f.eks standse kædereaktionen, i praksis viste BORAX experimenterne og særligt SL1 explosionen, at vandet kan blive mange hundrede grader varmt på få millisekunder hvilket gør reaktoren til en vandhammer når dampen efter nogle hundrede millisekunder begyder at udskille sig som bobler.

Hvis de nye atomreaktorer skal blive til noget, slipper de ikke for en tur ud i en eller anden menneske- og gudsforladt ørken, hvor systematiske experimenter videnskabeligt prøver grænserne og sikkerhedssystemerne af.

Det helt store spørgsmål er derfor om vi eller andre idag er villige til at acceptere et atmosfærisk udslip af fissionsprodukter, bare for at blive klogere på hvordan atomreaktorer opfører sig hvis man dummer sig ?

Kan man i det hele taget slippe afsted med at foreslå at der skal laves en kontrolleret nedsmeltning af en atomreaktor, uanset hvor lille og hvor langt borte, uden at blive fængslet som terrorist længe inden man har fået ideen solgt ?

Mens vi venter på svarene, er INL's historie god læsning.

phk

Emner : Atomkraft
Poul-Henning Kamp er selvstændig open source-softwareudvikler. Han skriver blandt andet om politik, hysteri, spin, monopoler, frihedskampe gør-det-selv-teknologi og humor.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Dit billede til indlægget minde mig om min tid i gymnasiet, hvor hvor jeg havde blandt andet fysik.

Der var på et tidspunkt klassen havde taget en tur til Risø, hvor hele klassen fik hands-on erfaring med DR2 på Risø.

Hvor mange kan blære sig med at de har lavet fysik forsøg med en RIGTIG reaktor, der har kontrol stænger og det hele? :-)

Jeg må godt nok indrømme at det gippede lidt i mig, da vi som noget af det første fik udleveret et dosimeter, inden vi kom længere ind i bygningen end yderdøren. Her var personalet flinke nok til at informere om dosimeteret skulle vi ikke tage så tungt, fordi baggrundsstrålingen udenfor bygningen var højere end strålingen inde i bygningen. :-)

Inden vi skulle i gang med at arbejde med reaktoren, var der lige tid til en lille Q&A, hvor jeg stillede et spørgsmål til reaktoren, som alle nok vil have svar på, hvis man blot frygter Kina syndromet en lille smule:

"Hvad ville der ske, hvis reaktoren går kritisk og kontrolstavene kan ikke udløses?"

Så vidt jeg husker indeholdet reaktoren ud over tungt vand også U2SO4, så svaret var: "Det har amerikanerne allerede testet!"

Kort resume: Reaktoren kan ikke lave en paddehattesky, men internt i reaktoren vil temperaturen bevæge sig op og ned - indtil der er ikke mere uran i reaktoren.

Jeg kan levende forestille mig, at det må være folkene INL, der har været på spil i så fald? :-)

  • 12
  • 0

Jeg kan levende forestille mig, at det må være folkene INL, der har været på spil i så fald? :-)

Jeg ved ikke om der har været lavet tests af den specifikke reaktormodel, men det var INL der via forsøg satte parametrene for den generelle klasse af "research reactors", der grundlæggende alle består af højt beriget uran med vand omkring i en konfiguration hvor man kan stikke prøver ind i neutron-fluxet.

Det primære fokus for INLs arbejde med "research reactors" var sikkerhed, fordi det var planen at en masse universiteter i USA skulle have en og de fleste af dem lå inde midt i storbyer.

  • 7
  • 1

@phk
Nu du nævner travlhed i firmaet frister det at spørge om der er noget nyt at berette om deformérbare spejle, tusindvis af aktuatorer, 42, og livet og alting?

  • 2
  • 1

Der var på et tidspunkt klassen havde taget en tur til Risø, hvor hele klassen fik hands-on erfaring med DR2 på Risø.


Jeg tror ikke, at det var DR2, da den blev lukket i 1975. Samtidigt var DR2 en stor reaktor på 5MW, og den fik studerende og gymnasieelever ikke lov at røre.

Det var DR1 som blandt andet gymnasiestuderende fik lov at gøre forsøg på. DR1 var den ældste og mindste af Risøs reaktorer på kun 2kW . Studerende fra DTU lavede også forsøg på DR1.

DR1 var på kun 2kW, og det var ikke muligt at lave en nedsmeltning. En effekt på 2kW er det samme som en varmeblæser, eller en lille kogeplade.

Risø lavede en lille samling af øvelser og øvelsesvejledninger for gymnasieelever på fysiklinjen til DR1. Der var både øvelser, hvor man styrede reaktoren, og øvelser med neutroner fra reaktoren.

  • 9
  • 0

Det er imponerende at se hvorledes ulykken ved SL1 helt tilbage fra 1961 nu er taget frem for at dæmonisere nutidens A-kraft.
For at afrunde billedet skal det dog nævnes at der var tale om et militært projekt, hvor der brugtes højt beriget uran: 93 % i modsætning til de ca. 5 %, der benyttes ved civil A-kraft.
De tre der døde har fået mere omtale end mange andre, der ”sådan bare” dør i kulminer.
Andre ulykker omtales med slet skjult rædsel, men der mangler lidt detaljer.
Derfor tillader jeg mig at henvise til nogle supplerende oplysninger.
Three Mile Island: Der var ingen personskade. Se også http://wp.me/p1RKWc-15d
Tjernobyl: En uansvarlig reaktortype der blev håndteret uansvarligt. Skaderne blev naturligvis overdrevet. http://wp.me/p1RKWc-KH
Fukushima: En tilsvarende tsunami kan ikke forventes i Europa. Se om hysteriet: http://wp.me/p1RKWc-KJ

  • 2
  • 11

Harcelerer du nu igen mod uran-reaktorer? Nå, bliv bare ved med det, du har jo til dels ret på mange punkter, men på thorium-salt-reaktor-området har du altså ikke (igen) sat dig nok ind i emnet til blot at starte med at harcelere eller have ret for den sags skyld.

Thorium-salt-reaktorer er implicit mere sikre end uran-reaktorer, fordi de (ved ret design for at kunne operere) har negativ neutron-overskud, dvs. der skal tilføres neutroner enten udefra eller indefra via isotoper i smelten. Derfor er de lettere at regulere og kræver ikke kontrolstave, men konstant regulering af effektivt neutronflow.

For det andet ville en (ikke-ønsket, fx ved total mangel på kraft (station-blackout) øgning af neutronstrømmen medføre temperaturstigning, der medfører salt-plug-opløsning og dermed fysisk geometrisk køling af smelten.

Endvidere er energioutputtet så lavt, set i forhold til konventionelle uran-værker, at selv hvis en total åbning ud til omgivelserne, ville smeltens indhold og fysiology ikke risikere at medføre en større spredning af det radioaktive indhold, som man jo ellers risikerer, men kun har set med russiske og britiske (kulmodererede)) reaktortyper.

Så op på data-indsamlingshesten, PHK. Jeg ser frem til at debattere med dig på et informeret grundlag. Der er et par guf-historier derude fsva. thorium-salt-reaktorer derude, men lad os tage dem, som de kommer. ;)

  • 3
  • 2

Det er ikke så let at blot smække Thorium reaktore op og så har vi løst CO2 krisen og alt det der! :-)

Jeg er en ren nybegynder i Thorium, men her er hvad jeg kunne finde på 5 minutter med Google:

Ret mig hvis jeg tager fejl, men er en af grundene til at Thorium reaktore ikke er særligt udbredt er, at de salte der skal køre rundt i det primære loop, har en ret træls egenskab: Saltene ætser rørene og jo varmere saltene er, hurtigere sker ætsning af rørene.

Dernæst kommer kemien med saltene - især hvis de spilder til omgivelserne. Saltene har en temperatur på minimum 750 grader Celsius. Koldere end dette og saltene størkner.

... men jeg kan ikke forestille mig salte med Lithium, Natrium og Kalium ved over 1000 grader reagere særligt venligt med eksempelvis vand.

Summa summarum: Thorium reaktore ser pæne ud på papir, men der er nogle udfordringer, som skal løses først - ikke mindst hvordan det hele kan gøres økonomisk rentabel.

Vi snakker jo trods alt stadigvæk om radioaktiv materiale som brændstof. Her plejer regeringer gerne gå med livrem og seler, før de siger OK til opførelse af en reaktor.

  • 2
  • 1

For det andet ville en (ikke-ønsket, fx ved total mangel på kraft (station-blackout) øgning af neutronstrømmen medføre temperaturstigning, der medfører salt-plug-opløsning og dermed fysisk geometrisk køling af smelten.

Det kraever at "noget" kan opsamle smelten og koele det tilstraekkeligt - det er svaert men ikke umuligt men det kunne man jo ogsaa implementere under et traditionelt kernekraftvaerk.

Fukushimas kaedereaktion blev standset af kontrolstavene daa vaerket gik off-line og den gik mig bekendt aldrig i gang igen. Det der skete var at residualvarmen fra braendslet kogte vandet omkring braendslet vaek - spaltede vand i ilt og brint der siden spraengte taget af reaktorbygningen og endelig smeltede til en lavaklump under reaktoren. Hvis man havde kunnet designe noget under Fukushimareaktoren der kunne koele det smeltede braendstof og holde det inde saa det ikke kom i kontakt med det vand der blev pumpet ind for at koele saa ville der slet ikke have vaeret noget udslip.

Nu er det bare hundesvaert at koele ~10 procent af et kraftvaerks termiske effekt hvis stroemmen gaar.

is stroemmen ga
Endvidere er energioutputtet så lavt, set i forhold til konventionelle uran-værker, at selv hvis en total åbning ud til omgivelserne, ville smeltens indhold og fysiology ikke risikere at medføre en større spredning af det radioaktive indhold, som man jo ellers risikerer, men kun har set med russiske og britiske (kulmodererede)) reaktortyper.

Hvordan er energioutputtet lavt? Kommer det ikke an paa dimensioneringen?

  • 0
  • 0

En god henvisning til en beretning om, hvor umådelig omfattende udviklingen af atomkraft var, og hvor store ressourcer der blev anvendt på at finde løsninger på de fysiske, kemiske, mekaniske og ledelsesmæssige udfordringer projektet har skullet overvinde. Tydeligvis ikke et "garageprojekt".

  • 4
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten